一种基于脉冲受激布里渊散射原理的反隐身激光雷达装置

本发明属于雷达探测，特别涉及一种基于脉冲受激布里渊散射原理的反隐身激光雷达装置。

背景技术：

1、隐身技术的应用使得传统雷达探测系统难以有效探测到目标，特别是对于隐身探测，隐身飞机、隐身舰船和其他隐身设备的出现，对现代探测技术提出了更高的要求。隐身技术主要通过吸收雷达波、散射雷达波和减少雷达反射截面积(rcs)来实现低可探测性。因此，传统雷达系统在面对隐身目标时常常无能为力。激光雷达作为一种基于激光的探测技术，通过发射激光脉冲并接收目标反射回来的信号，可以实现高分辨率的目标探测。然而，隐身技术也对激光雷达提出了挑战，使得反隐身激光雷达成为研究的热点领域。脉冲受激布里渊散射技术利用激光与介质中的声波相互作用产生的散射信号，具有高灵敏度和超窄线宽的特点，能够有效增强微弱信号的探测能力。这为反隐身激光雷达提供了新的技术途径，通过布里渊散射效应，可以提高对隐身目标的探测概率和精度。

2、在现有的反隐身探测技术中，有几种方法与脉冲受激布里渊散射反隐身激光雷达的概念相近：1.常规激光雷达，常规激光雷达系统通过发射激光脉冲并测量反射信号的时间和强度来探测目标。虽然这种方法可以提供高分辨率的探测，但对于隐身目标的检测效果有限，因为隐身目标能够有效减少激光反射信号的强度。2.拉曼散射激光雷达，拉曼散射激光雷达利用拉曼散射效应来探测目标。当激光与介质相互作用时，部分光子会与介质分子发生非弹性散射，改变其频率和能量。拉曼散射激光雷达通过检测这些频移信号，可以提供目标的物质组成和结构信息。然而，拉曼散射信号通常较弱，对隐身目标的探测效果仍然有限。3.布里渊散射激光雷达，布里渊散射激光雷达利用布里渊散射效应，通过激光与介质中的声波相互作用，产生频移的散射光。相对于拉曼散射，布里渊散射具有更高的散射截面和灵敏度。现有的布里渊散射激光雷达主要用于大气和海洋探测，以及结构健康监测。其原理和技术与受激布里渊散射（即sbs技术）有一定相似之处，但应用于反隐身目标探测的研究相对较少。4.受激布里渊散射增强探测，受激布里渊散射（sbs技术)增强了布里渊散射的信号强度，通过利用高功率脉冲激光器和特定频率调制的激光脉冲，与介质中的声波相互作用，产生受激布里渊散射信号。sbs技术在光纤通信、光纤传感等领域已有应用，但将其用于反隐身激光雷达的研究尚处于起步阶段。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是现有的雷达探测系统难以有效的探测到隐身目标，本发明提供一种基于脉冲受激布里渊散射原理的反隐身激光雷达装置，衍射后的探针光进入光纤分束器内，分离后的探针光进入到光电探测器中，光电探测器能够捕捉到微弱的布里渊散射的探针光信号，有效的探测到隐身目标。

2、为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案实现：

3、一种基于脉冲受激布里渊散射原理的反隐身激光雷达装置，包括：

4、脉冲激光器，用于产生或发射布里渊散射的窄脉宽、高峰值功率的激光脉冲；

5、频率调制器，用于频率的调制，所述频率调制器的两侧分别与所述脉冲激光器、光纤耦合器对接；

6、连续激光器，用于产生或发射布里渊散射的激光连续的探针光；

7、脉冲激光器发射的激光脉冲经过所述频率调制器、光纤耦合器与连续激光器发射的探针光在布拉格衍射装置内进行衍射，衍射后的激光脉冲被第三挡光片阻挡，衍射后的探针光进入光纤分束器内，使探针光有效分离或散射成多条光束，分离后的探针光进入到光电探测器中，光电探测器能够捕捉到微弱的布里渊散射的探针光信号。

8、可选的，脉冲激光器发射的所述激光脉冲通过所述频率调制器进行频率调制，调制后的激光脉冲通过所述光纤耦合器注入光纤中,保证激光脉冲在所述光纤中高效耦合，光纤长度为10km至20km；

9、在光纤中传输的激光脉冲依次通过第一消色差透镜、二向色镜、光栅和第三消色差透镜后，激光脉冲有部分被第一挡光片阻挡，另一部分未被阻挡的激光脉冲通过第四消色差透镜后，进入所述布拉格衍射装置内。

10、可选的，连续激光器发射出的所述探针光注入光纤中，在光纤中依次通过第二消色差透镜、二向色镜、光栅和第三消色差透镜后，有部分探针光被第一挡光片阻挡，另一部分未被阻挡的探针光通过第四消色差透镜后进入布拉格衍射装置内，探针光与激光脉冲在布拉格衍射装置内发生衍射，未发生衍射的探针光和激光脉冲被第二挡光片阻挡。

11、可选的，衍射后的激光脉冲通过反射镜被第三挡光片阻挡，衍射后的所述探针光依次通过所述反射镜、第五消色差透镜、长通滤光片和带通滤光片后，进入所述光纤分束器内，分离后的探针光进入到所述光电探测器中。

12、可选的，光电探测器为雪崩光电二极管或单光子探测器。

13、可选的，光电探测器内设有集成多个波长激光源探测模块，所述多个波长激光源探测模块用于捕捉不同波长的探针光的散射信号。

14、可选的，激光脉冲的波长小于或等于1550nm，脉宽为10ns至5ns，峰值功率为1mw至2mw。

15、可选的，光电探测器捕捉到的所述微弱的布里渊散射的探针光信号进入数据采集器中。

16、本发明的有益效果：

17、本发明是脉冲激光器发射的激光脉冲与连续激光器发射的探针光在布拉格衍射装置内进行衍射，衍射后的激光脉冲被第三挡光片阻挡，衍射后的探针光进入光纤分束器内，使探针光有效分离或散射成多条光束，分离后的探针光进入到光电探测器中，光电探测器能够捕捉到微弱的布里渊散射的探针光信号。数据采集器对微弱的布里渊散射的探针光信号进行计算分析，实现目标的实时识别和定位，有效的探测到隐身目标。

技术特征：

1.一种基于脉冲受激布里渊散射原理的反隐身激光雷达装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于脉冲受激布里渊散射原理的反隐身激光雷达装置，其特征在于，所述脉冲激光器(1)发射的所述激光脉冲通过所述频率调制器(2)进行频率调制，调制后的激光脉冲通过所述光纤耦合器(3)注入光纤中,保证激光脉冲在所述光纤中高效耦合，光纤长度为10km至20km；

3.根据权利要求1所述的一种基于脉冲受激布里渊散射原理的反隐身激光雷达装置，其特征在于，所述连续激光器(5)发射出的所述探针光注入光纤中，在所述光纤中依次通过第二消色差透镜(6)、二向色镜(7)、光栅(8)和第三消色差透镜(9)后，有部分探针光被第一挡光片(10)阻挡，另一部分未被阻挡的探针光通过第四消色差透镜(11)后进入所述布拉格衍射装置(21)内，探针光与激光脉冲在布拉格衍射装置(21)内发生衍射，未发生衍射的探针光和激光脉冲被第二挡光片(12)阻挡。

4.根据权利要求3所述的一种基于脉冲受激布里渊散射原理的反隐身激光雷达装置，其特征在于，衍射后的所述激光脉冲通过反射镜(13)被第三挡光片(14)阻挡，衍射后的所述探针光依次通过所述反射镜(13)、第五消色差透镜(15)、长通滤光片(16)和带通滤光片(17)后，进入所述光纤分束器(18)内，分离后的探针光进入到所述光电探测器(19)中。

5.根据权利要求1或4任意一项所述的一种基于脉冲受激布里渊散射原理的反隐身激光雷达装置，其特征在于，所述光电探测器(19)为雪崩光电二极管或单光子探测器。

6.根据权利要求1或4任意一项所述的一种基于脉冲受激布里渊散射原理的反隐身激光雷达装置，其特征在于，所述光电探测器(19)内设有集成多个波长激光源探测模块，所述多个波长激光源探测模块用于捕捉不同波长的探针光的散射信号。

7.根据权利要求1所述的一种基于脉冲受激布里渊散射原理的反隐身激光雷达装置，其特征在于，所述激光脉冲的波长小于或等于1550nm，脉宽为10ns至5ns，峰值功率为1mw至2mw。

8.根据权利要求1所述的一种基于脉冲受激布里渊散射原理的反隐身激光雷达装置，其特征在于，所述光电探测器(19)捕捉到的所述微弱的布里渊散射的探针光信号进入数据采集器(20)中。

技术总结本发明涉及一种基于脉冲受激布里渊散射原理的反隐身激光雷达装置，属于雷达探测技术领域，包括：脉冲激光器、频率调制器和连续激光器，频率调制器的两侧分别与脉冲激光器、光纤耦合器对接，脉冲激光器发射的激光脉冲经过频率调制器、光纤耦合器与连续激光器发射的探针光在布拉格衍射装置内进行衍射，衍射后的激光脉冲被第三挡光片阻挡，衍射后的探针光进入光纤分束器内，使探针光有效分离或散射成多条光束，分离后的探针光进入到光电探测器中，光电探测器能够捕捉到微弱的布里渊散射的探针光信号；本发明的有益效果：通过光电探测器探测到微弱的探针光信号能够有效的探测到隐身目标。技术研发人员：刘照虹,王嘉悦,夏元钦,杨中伟,方轶伟,苏强,刘照东,王雨雷,吕志伟受保护的技术使用者：河北工业大学技术研发日：技术公布日：2024/10/17